广东省教育厅科研项目(B9810)
- 作品数：7 被引量：15H指数：3
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- 相关领域：机械工程化学工程金属学及工艺更多>>
- 高速胶乳分离机转鼓体结构优化被引量：1
- 2016年
- 针对高速胶乳离心机转鼓体受载大,应力分布不均,局部应力值大等问题,运用多目标优化设计方法,改善其结构及应力分布。建立转鼓有限元计算模型,分析转鼓的受力和约束条件,得到转鼓体的应力和应变云图;以转鼓体外径R_1、高度H_1、筒体壁厚D_1和底面厚度D_2作为目标参数,进行结构优化。优化结果:R_1,H_1和D_1分别减少了4.180,3.640,2.353 mm,D_2增加了1.518 mm;最大等效应力减小了21.09 MPa,下降率为4.29%,最大局部应力减小;总质量减小了1.042 kg,下降率为5.85%;最大变形量相对减小0.001 35 mm,下降率为0.65%,基本达到了优化目标。研究结果及分析方法对碟式分离机结构优化具有参考价值和借鉴意义。
- 石凯薛晓宁
- 关键词：转鼓体
- 胶乳分离机高速转鼓流体动力学特性被引量：2
- 2017年
- 为研究胶乳分离机转鼓离心流场动力学特性,基于FLUENT二相流模型,模拟了胶乳的分离过程以及转速、橡胶粒径对分离效果的影响,以浓乳的干胶含量为综合特征参数进行模型验证试验,理论分析影响分离速度的因素、碟片内液流的流动状态及轨迹、浓缩极限等问题。模型中设置鲜胶乳体积分数初始值为0.330,浓乳黏度0.038 48 m Pa·s,表面张力系数0.034 N/m,橡胶粒径为5μm,胶清按水的属性设置,碟片间隙为0.5 mm。计算结果表明:转鼓转速为7 250 r/min时,胶乳进入转鼓10 s时橡胶粒子与胶清已呈现明显分离倾向;当转鼓分别为6 750、7 250和7 750 r/min时,浓乳中的干胶体积分数分别为0.588、0.613和0.636,转速越高,干胶体积分数越大,但转速超过7 250 r/min,干胶体积分数的增幅变缓,流体压力和结构应力也将明显增加;在7 250 r/min工作转速下,当胶乳粒径分别取1、2、3、4和5μm时,浓乳中干胶的体积分数分别为0.354、0.392、0.447、0.531和0.601,浓乳中干胶体积分数随粒径增大而增加,轻相出口处因流体涡漩体积分数有一定波动。浓乳干胶含量的仿真结果与实测值高度接近,相对误差为3.83%,由此验证了模型的可靠性。轻/重相分离速度与粒径、转速直接相关,因科氏力轻相/重相轨迹与碟片母线有偏离,胶乳浓缩存在上限,轻/重相出料路径合理,离心去除细微杂质的能力强。研究结果为揭示胶乳离心浓缩机理、优化分离工艺及结构提供了理论参考。
- 薛晓宁石凯
- 关键词：胶乳碟式分离机流体动力学数值模拟
- 碟式分离机模型转鼓压力场速度场数值模拟被引量：2
- 2018年
- 为探究碟式分离机转鼓高速离心流场特性,以胶乳分离机转鼓为研究对象,建立具有30张碟片和完整结构的缩小转鼓三维物理模型,通过网格划分、边界条件设置,运用流体FLUENT软件中的混合多相流和标准湍流模型,对转鼓内压力场和速度场进行了数值模拟与分析。结果表明,压力云图和速度云图呈现了进料、碟片分离、重相和轻相区域的压力和速度变化规律,喇叭管下方呈负压状态,重相、轻相沿出料路径压力逐渐递减,出口区域均呈负压状态,压力与半径呈二次型正比关系,速度与半径成正比关系。在7 250 r/min转速下,在转鼓体内壁处出现最大液体压力,最大压力仿真值为6.5×10~5Pa,最大速度出现在转鼓体内壁处,其仿真值为37.9 m/s,喇叭管内液体速度值最小,重相、轻相的速度沿各自排料路径逐渐下降,在总速度中周向速度起主导作用。研究方法和结果为深入研究离心机流场、结构强度优化等具有指导意义和借鉴价值。
- 牛杰薛晓宁
- 关键词：碟式分离机转鼓乳胶数值模拟
- 胶乳离心机高速转子动力学特性分析被引量：4
- 2014年
- 研究了胶乳离心机转鼓有限元建模,建立了转子系统实体模型,讨论了支承弹簧刚度与阻尼,计算了临界转速及振型,分析了陀螺效应及支承刚度对临界转速的影响,对计算结果进行了实验验证。结果表明,有限元计算值与实测值接近,转鼓的陀螺效应影响不能忽略,临界转速随着弹性支承刚度增加而增大,研究方法及分析结果对碟片离心机结构设计、动力学分析与优化等具有指导意义与借鉴价值。
- 薛晓宁陈景超何真
- 关键词：有限元临界转速陀螺效应支承刚度
- 胶乳离心机高速转鼓有限元接触分析被引量：6
- 2014年
- 针对碟片离心机转鼓装配体工作应力的尚无成熟计算方法,将碟片架、碟片组、顶碟构成的内装件简化为具有质量离心力等效件,对转鼓进行了受力分析,构建有限元模型,确定约束边界条件,定义接触对的接触行为关系,将内装件质量离心力按不同方案模拟加载在转鼓盖及转鼓体,得到相应的结构应力分析结果,分析了螺纹接触区域应力,讨论了理想刚度系数;分析结果表明:综合考虑胶乳流体压力、内装件质量离心力及装配接触行为时,有限元分析方法及结果更接近转鼓的实际工作状态,转鼓应力分布不均匀,分析得到了结构薄弱区域,转鼓体沉渣区、侧壁以及螺纹副等位置局部应力水平偏高,转鼓体最大应力、变形位置与实际裂纹、变形产生部位相吻合,内装件质量离心力作用于转鼓盖相较于转鼓体时引起的应力、变形将更大一些,建模方法、分析结果对碟片离心机转鼓设计、强度评价、结构优化等具有指导意义与借鉴价值。
- 薛晓宁李盼何真
- 关键词：装配体有限元建模应力
- 胶乳分离机高速转鼓内流场的数值分析被引量：4
- 2016年
- 为了得到胶乳分离机高速转鼓在离心力场作用下的内部流场规律,建立胶乳物理特征、转鼓结构及转速与流场压力、速度之间的相互关系。基于FLUENT软件,对仿真建模、边界条件设置、计算方法进行了研究;选择混合多相流和层流模型,利用转鼓流场二维模型对内部流场进行了数值模拟,分析得到了流场的压力云图、速度云图以及出流区速度矢量图,定量评价了不同转速下流场压力、速度的变化,提出了一种利用特征参数验证模型的方法。分析结果表明:转鼓内流体压力、速度与流体所处半径成正比,流体速度、压力分别与转鼓转速呈一次、二次正比例关系,在工作转速下最大液体压力为10.4 MPa,重相出流区比轻相出流区存在更明显的漩涡现象,碟片间隙内液体流动状态为层流,仿真结果与理论计算值、文献压力数据及特征参数实测值较一致,验证了分析模型和分析方法的有效性。本研究为胶乳离心分离工艺、转鼓流场及结构优化提供了理论依据和分析方法。
- 薛晓宁石凯
- 关键词：转鼓数值模拟压力场速度场
- 胶乳分离机高速转鼓应力研究被引量：3
- 2015年
- 鉴于碟式分离机转鼓缺乏应力计算的成熟方法,以胶乳分离机转鼓为对象,研究了静应力特性,建立了力学模型,分析了载荷与几何约束,构建了有限元模型,分析比较了关键件不同工况下的应力及分布,分析结果表明:转鼓整体应力水平分布不均匀性明显,转鼓体沉渣区、侧壁等位置局部应力水平很高,转鼓体最大应力的位置,与转鼓体实际裂纹失效发生部位相符。建模方法、分析结果对转鼓设计、强度评价、结构优化等具有借鉴价值。
- 薛晓宁石凯
- 关键词：受力分析有限元模型应力分析
